Обоснование параметров гребных винтов буксировочного устройства для транспортировки малогабаритных лесотранспортных единиц

Экономически оправданное освоение основных запасов древесного сырья зачастую возможно лишь при его доставке из удалённых лесных массивов по сети средних и малых рек. Из-за малых глубин и короткой навигации применение существующих судов на них, как правило, невозможно или экономически нецелесообразно. Проблема может быть решена с помощью предлагаемого относительно дешёвого и простого буксирного устройства с малой осадкой, которое к месту отправки лесоматериалов доставляется автотранспортом. Работа выполнена с целью получения параметров гребных винтов предлагаемого устройства, обуславливающих снижение затрат на буксировку в указанных условиях. Отсутствие холостого хода позволяет проектировать винты целенаправленно лишь под режим буксировки, что предполагает повышение эффективности их работы в этом режиме. С целью максимального использования энергии потока буксировку единиц, обладающих большим сопротивлением, решено осуществлять с минимальной скоростью, обеспечивающей управляемость ими. При такой скорости эффективное использование мощности двигателя и получение наибольшей тяги связано с применением винтов с особо малым шаговым отношением. Это предполагает увеличение их диаметра и частоты вращения. В рассматриваемом случае диаметр винтов ограничивается глубинами на маршруте и, в отличие от судов, не связан непосредственно с осадкой корпуса. При мощности 125 кВт наиболее приемлемого для предлагаемого устройства двигателя применение одного винта малого диаметра (0,6-0,8 м) при скорости буксировки 4,5 км/ч предполагает появление кавитации, недостаточную прочность либо малую тягу. При двух движителях можно использовать винты диаметром от 0,6 м с существенным увеличением тяги. Для предлагаемого устройства получены графики и эмпирические формулы, позволяющие в практической деятельности легко определять параметры винтов при различных условиях эксплуатации. Изменение диаметра винтов от 0,6 до 1,0 м приводит к увеличению общей тяги от 15,0 до 21,3 кН.

1. Войткунский Я.И. Сопротивление движению судов. 2-е изд., доп. и перераб. Л.: Судостроение, 1988. 288 с.

2. Войткунский Я.И., Фадеев Ю.И., Федяевский К.К. Гидромеханика. Л.: Судостроение, 1982. 568 с.

3. Кеслер А.А. Расчет и анализ показателей пропульсивного комплекса судна. Н. Новгород: ВГУВТ, 2019. 76 с.

4. Минаев А.Н., Беленов И.А., Козленков Н.И. Лесосплавной флот. М.: Экология, 1991. 272 с.

5. Посыпанов С.В. Исследование геометрических характеристик плавающей двухъярусной пакетной сплоточной единицы // Известия Санкт-Петербургской лесотехнической академии. 2016. Вып. 215. С. 176-191. DOI: 10.21266/2079-4304.2016.215.176-191.

6. Посыпанов С.В. Определение геометрических параметров плавающего транспортного пакета круглых лесоматериалов численным методом // ИВУЗ. Лесной журнал. 2017. №1. С. 141-153. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2017.1.141.

7. Харитонов В.Я., Посыпанов С.В. Ресурсы отдаленных лесных массивов и возможность их освоения сплавом // ИВУЗ. Лесной журнал. 2008. №2. С. 30-36.

8. Kleinstreuer С. Modern Fluid Dynamics, Springer Netherlands, 2010. 622 p. DOI: 10.1007/978-1-4020-8670-0.

9. Larsson L., Stern F., Visonneau M. Numerical ship hydrodynamics, Springer Netherlands, 2014. 318 p. DOI: 10.1007/978-94-007-7189-5.